旋噴混凝土技術(shù)的演變

     本行業(yè)內(nèi)越來(lái)越著重旋噴技術(shù)的發(fā)展。本期觀察旋噴襯砌的最新發(fā)展，并且與該行業(yè)材料和設(shè)備領(lǐng)先的供應(yīng)商談話。 

　　過(guò)去十年，噴涂混凝土技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步快速，因此世界上使用噴涂急劇增加?，F(xiàn)在每年800萬(wàn)m3以上的噴涂混凝土用于地層支撐。當(dāng)前的進(jìn)步受到地下施工技術(shù)和創(chuàng)建高質(zhì)永久噴涂混凝土結(jié)構(gòu)的方法推動(dòng)，因?yàn)榭紤]到設(shè)計(jì)壽命100年以上，所以使用現(xiàn)代材料和涂復(fù)技術(shù)。

　　耐用性是關(guān)鍵爭(zhēng)議?！皠?chuàng)造永久噴涂混凝土結(jié)構(gòu)，除非重視了重要的耐用性因素，否則是達(dá)不到的”，MBT UCG技術(shù)主任ROSS DIMMOCK（他也是歐洲噴涂混凝土技術(shù)委員會(huì)EFNARC的技術(shù)主席）如此說(shuō)明。自動(dòng)涂復(fù)技術(shù)的進(jìn)步和噴涂混凝土材料提供了巨大潛力，但是為了符合此點(diǎn)，必須重視可貫徹的設(shè)計(jì)和涂復(fù)工人的培訓(xùn)和資質(zhì)認(rèn)證。

　　質(zhì)量受到控制

　　在90年代的中期，干混合方法是涂復(fù)噴涂混凝土的主要方法。時(shí)至今日，70～80%的噴涂混凝土是用濕混合方法，并具有增加的趨勢(shì)。DIMMOCK說(shuō)"今后5年，濕混合預(yù)計(jì)將占全世界全部噴涂混凝土的80～90%。"濕混合是一項(xiàng)吸引人的選擇，因?yàn)榛炷粱旌蠒r(shí)受控加水并且可重復(fù)，水/泥比受到控制。

　　IMMOCK指出人們往往忽略設(shè)備對(duì)新鮮混凝土要求很高，首先是可泵性。另外，該方法要求大量快速凝固的附加劑。這可能導(dǎo)致過(guò)量和對(duì)最后產(chǎn)品強(qiáng)度損失。從干的到濕混合噴涂的快速發(fā)展，很清楚的表明，將來(lái)的發(fā)展將圍繞在濕混合過(guò)程，因此制造商正在會(huì)聚精神繼續(xù)改進(jìn)其添加劑，機(jī)械和裝備就顯得并不驚人。

　　附加劑和添加劑

照片：Meyco Robojet Logica的計(jì)算機(jī)控制噴 
 涂混拌器正在瑞士LOETSCHBERG隧道工作[Page]

　　隨著濕混合的使用，出現(xiàn)對(duì)各種附加劑的要求以便控制混凝土的性質(zhì)。SIKA掘進(jìn)和礦挖公司材料工程師專家GUSTAV BRACHER認(rèn)為最近幾年噴涂添加劑工藝的發(fā)展是無(wú)堿增速劑的引入和進(jìn)步。尋求代替堿性鋁酸鹽基的增速劑非但是"高科技"發(fā)展國(guó)家的要求也是“低科技”發(fā)展中國(guó)家的要求。這種鋁酸鹽基的增速劑，除非處理得當(dāng)，否則飛濺到眼中，會(huì)灼傷皮膚和致瞎，同時(shí)對(duì)環(huán)境也有堿腐蝕，也明顯增加混凝土的堿性，隨著時(shí)間消逝，噴涂混凝土?xí)捎诎l(fā)生堿性反應(yīng)而損壞，極快的堿性反應(yīng)是促進(jìn)研究含有可比擬性質(zhì)的無(wú)堿性增速劑的原由。

　　目前有兩代無(wú)堿性增速劑，其一：不昂貴的產(chǎn)品，但是日后證明很昂貴，（因?yàn)榉磻?yīng)速度慢，需要高的劑量）其二：更為昂貴，但最后能節(jié)省時(shí)間和金錢(qián)。

　　DIMMOICK同意說(shuō)，“由于復(fù)雜的化學(xué)性質(zhì)，無(wú)堿性增速劑比傳統(tǒng)的要貴，但是價(jià)格對(duì)現(xiàn)場(chǎng)噴涂混凝土的總成本極小影響，后果較大的應(yīng)是時(shí)間和得到節(jié)約，質(zhì)量得到增強(qiáng)和安全的工作條件”。
　　另一個(gè)明顯的考慮是選擇增速劑與其超增塑性的兼容性。超增塑劑的發(fā)展和應(yīng)用是改良其可加工性，并延長(zhǎng)其混凝土的“有效壽命”。目前有了超增塑劑可以使混凝土混合物延長(zhǎng)約2小時(shí)，但此時(shí)需要兩個(gè)產(chǎn)品，超增塑劑和穩(wěn)定劑，可以使工作壽命增加到6小時(shí)?，F(xiàn)在我們正在研究的是單一產(chǎn)品能起到兩個(gè)添加劑的作用，壽命也較長(zhǎng)。

　　時(shí)至今日，承包商多半采用移動(dòng)式投配廠，大為降低鬧市內(nèi)發(fā)貨的不確定性，以及投配廠到隧道現(xiàn)場(chǎng)路途遙遠(yuǎn)的問(wèn)題。BRACHER說(shuō)，“產(chǎn)生濕混旋噴料的投配廠最另人煩惱的是它的有效性和在噴嘴器增添增速劑的有效兼用性。壽命長(zhǎng)達(dá)8～12小時(shí)不會(huì)有塌落損失以及使用單個(gè)而不是雙份產(chǎn)品便是大多數(shù)承包商的初愿”。

　　設(shè)備開(kāi)發(fā)

照片：SIKA PM500噴涂流動(dòng)車在西班牙的工地工作[Page]

　　不考慮泵送和噴涂的條件，而單講究混凝土添加劑是沒(méi)有用的。相反也是這樣。噴涂設(shè)備的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)不是孤立的，好象不與添加劑的開(kāi)發(fā)有關(guān)似的。重大添加劑生產(chǎn)商都已開(kāi)發(fā)自己一系列應(yīng)用設(shè)備，但是混凝土制造商卻發(fā)展自己的一套，這已經(jīng)是一樁現(xiàn)實(shí)的事情。SIKA公司長(zhǎng)期與ALIVA公司的噴涂設(shè)備聯(lián)合，以及最終的噴嘴器是一件成功事項(xiàng)，開(kāi)發(fā)濕混水泵是一件更為復(fù)雜的承諾。最后，經(jīng)過(guò)與其它濕混水泵商一系列不成功的合伙，SIKA 終于與領(lǐng)先的混凝土水泵制造商PUTZMEISTER建成聯(lián)盟。撇開(kāi)相互競(jìng)爭(zhēng)，SIKA/ALIVA/PUTZMEISTER聯(lián)盟瞄準(zhǔn)遍及所有現(xiàn)代高生產(chǎn)率、優(yōu)質(zhì)濕混噴涂的主要組分。新型SIKA-PM 500噴涂混拌器是該聯(lián)盟首次為掘進(jìn)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)。設(shè)備機(jī)器設(shè)計(jì)緊湊，并結(jié)合WETKRET133噴涂附加劑罐和600立升水槽。如用于小型隧道，現(xiàn)貨可供應(yīng)SIKA-PM-400。

　　別的結(jié)果是采用設(shè)備設(shè)計(jì)集成化方法，其中可見(jiàn)到MEYCO公司的SUPREMA和POTENZA型號(hào)。MEYCO開(kāi)發(fā)的機(jī)器能夠提供無(wú)震抖輸送濕混料到噴嘴器，其中，在出口調(diào)節(jié)器集成一種電子控制推越機(jī)構(gòu)使得物料脈動(dòng)得以減少到最小。集成了可編控制器（PLC）協(xié)調(diào)和控制機(jī)器的所有功能。MEYCO集成了一個(gè)重要的劑量裝置（TDC），使得液體附加劑與機(jī)器驅(qū)動(dòng)同步，并與PLC連接，這樣使得增速劑和水泵混凝土輸出同步，這點(diǎn)進(jìn)行永久噴涂混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)至關(guān)重要，DIMMOCK說(shuō)，“這樣避免由于超劑量涂復(fù)而造成強(qiáng)度和耐用性的降低?！?

　　自動(dòng)化和一體化

　　對(duì)一成不變的高質(zhì)量噴涂混凝土襯砌最重要的是涂復(fù)設(shè)備的自動(dòng)化。MEYCO 的ROBOJET
LOGICA 是新一代計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制的混拌器。它用激光掃描器測(cè)量隧道縱剖面并且按照予設(shè)定值涂復(fù)，達(dá)到涂復(fù)一致，并且減少反彈。最重要還是讓未得到支護(hù)地層內(nèi)工作的人員避免遭受飛濺的危險(xiǎn)。為了避免跌滑的危險(xiǎn)，MORGAN EST 公司化費(fèi)了6年開(kāi)發(fā)了LASER SHELL方法。他們精練了噴涂混凝土襯砌的技術(shù)，有效避免工人遭受工作面的危險(xiǎn)。結(jié)合混凝土混合設(shè)計(jì)，高碳鋼纖維支護(hù)，噴涂防水薄膜和涂復(fù)自動(dòng)化的研究和噴涂技術(shù)人員資質(zhì)的培訓(xùn)，達(dá)到推進(jìn)該方法的真實(shí)途徑。

　　培訓(xùn)和現(xiàn)代化的規(guī)范

　　雖然，現(xiàn)代工藝在噴涂涂復(fù)一致性有一些進(jìn)展最終產(chǎn)品的質(zhì)量仍舊明顯依賴設(shè)備技術(shù)人員的技巧和經(jīng)驗(yàn)。從事這個(gè)工作的承包商與日日增，也開(kāi)辦了操作人員的培訓(xùn)，全球性的提高了操作技巧和質(zhì)量?，F(xiàn)在我們需要的是對(duì)噴嘴器操作人員培訓(xùn)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)?；谶@點(diǎn)，EFNARC現(xiàn)在正在為《噴涂混凝土規(guī)范》1996年，制定培訓(xùn)和資質(zhì)的計(jì)劃，這也可能被國(guó)家培訓(xùn)機(jī)構(gòu)所采納，如在英國(guó)就是建筑行業(yè)培訓(xùn)局（CITB）。

　　迎合潛力需要

　　濕混噴涂使用現(xiàn)代環(huán)境安全附加劑和高性能設(shè)備，向行業(yè)界提供一項(xiàng)建造永久、高強(qiáng)度耐用混凝土結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)有效的工具。

　　靈活的物流、安全的工作條件、減小的環(huán)境影響讓這項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮它的潛力。涂復(fù)過(guò)程也高度自動(dòng)化，明顯地減少人為影響，人為影響這個(gè)因素在過(guò)去阻礙了業(yè)主認(rèn)為噴涂混凝土是一種永久性結(jié)構(gòu)材料。濕混纖維加強(qiáng)的噴涂在永久性支護(hù)當(dāng)中在時(shí)間和成本節(jié)約余力方面多半是顯著的，并且在有時(shí)急劇的，但是要確保設(shè)計(jì)的方法允許這樣永久支護(hù)措施的使用。